[發明專利]溝槽型發射極載流子注入控制快恢復二極管

在審

• 申請號: 202210778209.5
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115101598A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李磊;許生根;楊曉鸞;孔凡標;李哲鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/40
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發明涉及一種溝槽型發射極載流子注入控制快恢復二極管。其包括N型襯底以及陰極電極；在所述N型襯底的正面制備溝槽型發射極，溝槽型發射極包括N型埋層、位于所述N型埋層上的P型層、位于所述P型層上的發射極金屬層以及若干發射極溝槽，其中，對任一發射極溝槽，所述發射極溝槽貫穿P型層以及N型埋層，發射極溝槽的槽底位于N型埋層的下方，所述發射極溝槽的內壁覆蓋溝槽絕緣氧化層，在覆蓋有溝槽絕緣氧化層的發射極溝槽內填充有發射極導電多晶硅；所述發射極金屬層與P型層以及發射極溝槽內的發射極導電多晶硅歐姆接觸。本發明具有較快的反向恢復時間，動態損耗小，軟度好，高溫漏電小，可靠性高，溫度系數小，提升反向阻斷能力。

技術領域

本發明涉及一種快恢復二極管，尤其是一種溝槽型發射極載流子注入控制快恢復二極管。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，變頻電路和斬波電路中新型電力電子器件的廣泛應用，對與之并聯、起箝位或緩沖作用的快速二極管提出了更高的要求，具體為：以減小二極管反向恢復電荷在功率開關器件中產主的功耗、減小反向恢復時附加在功率開關器件上的高感應電壓，提高功率開關器件的使用壽命及可靠性。

為此，二極管必須具有短的反向恢復時間trr，較小的反向恢復電流IRM和較軟的恢復特性。在高壓電流電路中，傳統PIN二極管具有較好的反向耐壓性能，且在高通態電流密度下的正向壓降很低，呈現低阻狀態。然而，由于少子壽命較長，二極管的開關速度相應較低，尤其是反向恢復特性差，越來越不能滿足功率開關器件的發展和要求。因而，開發高頻高壓快速軟恢復大功率二極管具有一定的現實意義。

目前，國內快恢復二極管制造基本還都是普通的PIN結構，制造技術也多以重金屬Au/Pt摻雜，電子輻照等少子壽命控制技術為主，而這些技術都存在一些不可避免的缺陷：如電子輻照高溫反偏漏電大，軟度差，反向恢復產生高感應電壓，影響電路可靠性，重金屬Pt摻雜高溫性能衰退，負溫度系數不適用于并聯電路等，難以滿足實際的應用需求。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種溝槽型發射極載流子注入控制快恢復二極管，其具有較快的反向恢復時間，動態損耗小，軟度好，高溫漏電小，可靠性高，溫度系數小，提升反向阻斷能力。

按照本發明提供的技術方案，所述溝槽型發射極載流子注入控制快恢復二極管，包括N型襯底以及制備于所述N型襯底背面的陰極電極；在所述N型襯底的正面制備溝槽型發射極，所述溝槽型發射極包括N型埋層、位于所述N型埋層上的P型層、位于所述P型層上的發射極金屬層以及若干發射極溝槽，其中，

對任一發射極溝槽，所述發射極溝槽貫穿P型層以及N型埋層，所述發射極溝槽的槽底位于N型埋層的下方，所述發射極溝槽的內壁覆蓋溝槽絕緣氧化層，在覆蓋有溝槽絕緣氧化層的發射極溝槽內填充有發射極導電多晶硅；

所述發射極金屬層與P型層以及發射極溝槽內的發射極導電多晶硅歐姆接觸。

所述N型襯底包括N型漂移層以及鄰接所述N型漂移層的N型緩沖層，N型埋層位于N型漂移層上，發射極溝槽的槽底位于N型漂移層內，N型埋層的摻雜濃度大于N型漂移層的摻雜濃度。

所述陰極電極包括N型陰極接觸區以及與所述N型陰極接觸區歐姆接觸的陰極金屬層，N型陰極接觸區與N型緩沖層鄰接，N型陰極接觸區位于N型緩沖層與陰極金屬層之間。

在所述快恢復二極管的俯視平面上，發射極溝槽呈長條狀，發射極溝槽相互平行。

N型陰極接觸區的摻雜濃度大于N型緩沖層的摻雜濃度。

所述發射極金屬通過濺射或蒸發工藝制備在P型層上，所述P型層的厚度為3μm～10μm。

所述溝槽絕緣氧化層為二氧化硅層，溝槽絕緣氧化層通過熱氧化方式生長后覆蓋發射極溝槽的內壁。

所述發射極導電多晶硅通過LPCVD淀積填充在發射極溝槽內。